ES2667046A1

ES2667046A1 - INSTALLATION AND PROCEDURE TO INCREASE THE CRITICAL AREA OF A GASEOUS FLOW (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2667046A1
Application number: ES201731374A
Authority: ES
Inventors: Juan Manuel TIZÓN PULIDO; Gregorio LÓPEZ JUSTE
Original assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Current assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Installation for increasing the critical area of a gaseous flow supplied in a conduit (8), comprising a pressurized reservoir (1), for gas supply, a pressure regulator (2) for controlling the discharge pressure of the reservoir (1)) and a test section (14) downstream, incorporating, at the entrance to the test section (14), a porous filter (5) fixed to the duct (8) in a watertight manner and made of a material to be selected from metallic , ceramic and composite. The method consists in the incorporation to the installation in front of the test section (14) and after the regulating valve (2) of a dissipative element that decreases the total pressure and, simultaneously, maintains or increases the total temperature.

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Instalación y procedimiento para aumentar el área crítica de un caudal gaseoso Installation and procedure to increase the critical area of a gas flow

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

Uno de los tipos de instalación de ensayo aerodinámico adecuada para pruebas en régimen compresible son aquellas que constan, esquemáticamente, de un deposito a alta presión, una válvula de regulación de presión y una sección de ensayo. Una vez construida la 5 instalación, el área critica queda fijada por los limites geométricos de la instalación y no se puede aumentar, limitando el tamaño de los prototipos que se pueden ensayar en condiciones de numero de Mach próximo a la unidad. La presente invención hace referencia al aumento de área critica que se consigue mediante la instalación, aguas arriba de la sección de ensayo, de un elemento disipativo capaz de producir un descenso de la presión 10 total mientras que mantiene o aumenta la temperatura total. One of the types of aerodynamic test installation suitable for compressible testing is those that consist, schematically, of a high pressure tank, a pressure regulating valve and a test section. Once the installation is built, the critical area is fixed by the geometric limits of the installation and cannot be increased, limiting the size of the prototypes that can be tested under Mach number conditions close to the unit. The present invention refers to the increase in critical area that is achieved by the installation, upstream of the test section, of a dissipative element capable of producing a decrease in total pressure 10 while maintaining or increasing the total temperature.

El elemento disipativo se concibe a tenor del efecto físico que se quiere conseguir y admite varias configuraciones geométricas de entre las que el uso de un filtro poroso metálico se considera como una adecuada realización práctica en términos de eficacia y economia. 15 The dissipative element is conceived according to the physical effect that is to be achieved and admits several geometric configurations among which the use of a metallic porous filter is considered as an adequate practical realization in terms of efficiency and economy. fifteen

La invención también hace referencia al método empleado para conseguir el aumento del área crítica del flujo gaseoso. The invention also refers to the method used to achieve the increase in the critical area of the gas flow.

Encuentra especial aplicación en el sector técnico de los ensayos aerodinámicos de 20 modelos en régimen compresible a alta velocidad. Find special application in the technical sector of aerodynamic tests of 20 models in compressible regime at high speed.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN TECHNICAL PROBLEM TO BE RESOLVED AND BACKGROUND OF THE INVENTION

El sector industrial aeroespacial diseña, modifica, mejora, fabrica y utiliza elementos cuya característica principal es la interacción mecánica con un fluido compresible, típicamente 25 aire, aunque en numerosas ocasiones también se utilizan otros fluidos. Dicha interacción mecánica tiene lugar como resultado de las fuerzas de presión y fricción que el fluido ejerce sobre los distintos elementos y que tienen como consecuencia el adecuado funcionamiento de este. Por ejemplo, las fuerzas aerodinámica sobre un ala de avión consiguen sostener a éste volando en las condiciones deseadas o el impulso que un alabe de compresor ejerce 30 sobre el aire origina un aumento de la presión del aire para su utilización por parte de la máquina de la que el compresor forma parte. The aerospace industrial sector designs, modifies, improves, manufactures and uses elements whose main characteristic is the mechanical interaction with a compressible fluid, typically air, although in other occasions other fluids are also used. Said mechanical interaction takes place as a result of the forces of pressure and friction that the fluid exerts on the different elements and that have as a consequence the proper functioning of this. For example, the aerodynamic forces on an airplane wing manage to hold it flying in the desired conditions or the impulse that a compressor blade exerts on the air causes an increase in air pressure for use by the machine. which the compressor is part of.

Como quiera que el movimiento de los fluidos entorno a los elementos diseñados es muy complejo, no basta la sola intervención de herramientas teóricas en el diseño y análisis de estos sistemas, sino que es necesaria la experimentación en condiciones realistas tanto en lo que a la naturaleza del fluido atañe, como a la forma y actitud del modelo a ensayar. Para 5 este tipo de experimentación se utilizan corrientes fluidas generadas en instalaciones denominadas genéricamente túneles aerodinámicos que se encargan de simular las condiciones que presenta el fluido en la operación normal del modelo. Por evidentes razones de costo se suele recurrir a experimentar con modelos a escala y, en ocasiones, con fluidos en condiciones (presión, temperatura, velocidad, etc.) distintas a la de referencia, 10 mediante adecuadas reglas de semejanza basadas en conceptos de la Física. Cuando las condiciones requeridas del flujo gaseoso son transónicas o supersónicas no es posible establecer situaciones de ensayo más sencillas (a menor número de Mach) que permitan experimentar con instalaciones evidentemente más modestas (en precio, potencia instalada, etc.) y se debe reproducir un flujo en condiciones de velocidad cercanas o superiores a las 15 del sonido. Por otra parte, no solo la velocidad es importante. El tamaño de la instalación y el tiempo de funcionamiento están en relación directa con su precio y es habitual recurrir al ensayo de modelos a escala. Con frecuencia, las reglas de semejanza física que hay que respetar se ven forzadas o no se pueden aplicar completamente. Si los modelos son demasiado pequeños, esto se agrava y los resultados obtenidos se desvirtúan hasta el 20 punto de resultar poco o nada útiles. Por estos motivos, las dimensiones de las secciones de ensayo de los túneles aerodinámicos son una característica crucial, pareja a las condiciones de velocidad que proporcionan, para establecer la utilidad del túnel. Since the movement of fluids around the designed elements is very complex, the mere intervention of theoretical tools in the design and analysis of these systems is not enough, but experimentation in realistic conditions is necessary both as regards nature of the fluid concerns, as to the form and attitude of the model to be tested. For this type of experimentation, fluid currents generated in facilities called generically aerodynamic tunnels are used to simulate the conditions that the fluid presents in the normal operation of the model. For obvious reasons of cost, we usually resort to experimenting with scale models and, sometimes, with fluids in conditions (pressure, temperature, speed, etc.) other than the reference, 10 through appropriate similarity rules based on concepts of Physical. When the required conditions of the gaseous flow are transonic or supersonic, it is not possible to establish simpler test situations (to a smaller number of Mach) that allow to experiment with evidently more modest installations (in price, installed power, etc.) and a flow in speed conditions close to or greater than 15 of the sound. On the other hand, not only speed is important. The size of the installation and the operating time are directly related to its price and it is usual to use the scale model test. Frequently, the rules of physical similarity to be respected are forced or cannot be fully applied. If the models are too small, this is aggravated and the results obtained are distorted to the point of being of little or no use. For these reasons, the dimensions of the test sections of the aerodynamic tunnels are a crucial characteristic, coupled with the speed conditions they provide, to establish the usefulness of the tunnel.

En la actualidad existen cuatro tipos de túneles aerodinámicos, según se representan en las 25 figuras 1A a 1E. Las figuras 1A y 1B representan sistemas presurizados mediante compresores. La figura 1C representa sistemas de entalpia elevada con tubo de choque. La figura 1D representa sistemas de descarga de un deposito a presión y la figura 1E representa sistemas atmosféricos con succión por vacío. There are currently four types of aerodynamic tunnels, as shown in the 25 figures 1A to 1E. Figures 1A and 1B represent pressurized systems using compressors. Figure 1C depicts raised enthalpy systems with shock tube. Figure 1D represents discharge systems of a pressure vessel and Figure 1E represents atmospheric systems with vacuum suction.

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Todos los túneles aerodinámicos destinados a ensayos subsónicos pueden ser de circuito abierto, según la figura 1A, o de circuito cerrado, según la figura 1B. Estos túneles están fundamentalmente constituidos por un ventilador funcionando en compresión o aspiración y todos los elementos necesarios para obtener un flujo uniforme y con los niveles de All aerodynamic tunnels intended for subsonic tests may be open circuit, according to Figure 1A, or closed circuit, according to Figure 1B. These tunnels are basically constituted by a fan operating in compression or aspiration and all the necessary elements to obtain a uniform flow and with the levels of

turbulencia adecuados en la sección de ensayos. Los túneles de entalpía elevada con tubo de choque, según la figura 1C, se utilizan fundamentalmente para el desarrollo de vehículos hipersónicos. Estos dispositivos funcionan liberando, mediante uno o varios diafragmas, un gas previamente presurizado y calentado que se expande alcanzando la sección de ensayo con condiciones supersónicas. La mayoría de los túneles para régimen transónico-5 supersónico corresponden a los esquemas representados en las figuras 1D y 1E. En estos túneles, bien mediante un depósito presurizado situado delante de la sección de ensayos o mediante un depósito de vacío situado detrás de la sección de ensayos consigue flujo supersónico en la sección de ensayos. El elemento característico de este tipo de instalación es que las condiciones supersónicas se consiguen mediante la utilización de una tobera 10 convergente-divergente con la garganta en condiciones críticas. La idea novedosa a la que se refiere la presente invención corresponde fundamentalmente a estos dos tipos de túneles, en los que el tamaño de la sección de ensayos está relacionado con el número de Mach y limitada al tamaño de la garganta de la tobera convergente-divergente. Es precisamente esta limitación la que hace que el desarrollo y mantenimiento de estos túneles 15 sea muy costoso, limitando el número existente de los mismos, de forma que la mayoría sea propiedad de instituciones gubernamentales o de grandes empresas del sector aeronáutico. adequate turbulence in the test section. The high enthalpy tunnels with a shock tube, according to Figure 1C, are used primarily for the development of hypersonic vehicles. These devices work by releasing, by one or several diaphragms, a previously pressurized and heated gas that expands reaching the test section with supersonic conditions. The majority of tunnels for transonic-5 supersonic regime correspond to the schemes represented in Figures 1D and 1E. In these tunnels, either by a pressurized tank located in front of the test section or by a vacuum tank located behind the test section, it achieves supersonic flow in the test section. The characteristic element of this type of installation is that the supersonic conditions are achieved by using a convergent-divergent nozzle 10 with the throat in critical conditions. The novel idea that the present invention refers to corresponds fundamentally to these two types of tunnels, in which the size of the test section is related to the number of Mach and limited to the throat size of the convergent-divergent nozzle . It is precisely this limitation that makes the development and maintenance of these tunnels 15 very expensive, limiting their existing number, so that the majority are owned by government institutions or large companies in the aeronautical sector.

En este tipo de túneles, una vez establecida una corriente fluida en un conducto, la mera variación de la sección del conducto cambia las condiciones de presión y velocidad y es 20 posible ajustar las que se deseen mediante un adecuado diseño geométrico del conducto en combinación con el sistema que impulsa la corriente. Sin embargo, el cambio de sección del conducto no puede ser arbitrario y el área de la sección no se puede disminuir por debajo de un valor mínimo que corresponde con condiciones de funcionamiento sónicas. Esta sección se denomina “área crítica” y es una propiedad del flujo determinada por el gasto másico y 25 las condiciones de remanso locales (presión y temperatura totales). Por otra parte, si de una forma activa se va disminuyendo una sección de paso de un conducto el funcionamiento de la instalación no se ve afectado hasta que se alcanza el valor del área crítica, momento en el que una subsiguiente disminución de la sección tiene como resultado la disminución del gasto por el conducto con la consiguiente respuesta por parte del sistema de alimentación. 30 En estas circunstancias, el área crítica de la instalación se modifica y queda determinada por la sección mínima alcanzada. Es decir, cuando en un conducto se alcanzan condiciones críticas en alguna sección, no es posible obtener condiciones sónicas en ninguna otra sección de mayor tamaño. In this type of tunnels, once a fluid current is established in a conduit, the mere variation of the section of the conduit changes the pressure and speed conditions and it is possible to adjust the desired ones by an adequate geometric design of the conduit in combination with the system that drives the current. However, the section change of the duct cannot be arbitrary and the section area cannot be decreased below a minimum value that corresponds to sonic operating conditions. This section is called the "critical area" and is a property of the flow determined by mass expenditure and local backwater conditions (total pressure and temperature). On the other hand, if in an active way a passage section of a conduit is diminished, the operation of the installation is not affected until the value of the critical area is reached, at which point a subsequent decrease in the section has as result was the decrease of the cost through the conduit with the consequent response from the feeding system. 30 In these circumstances, the critical area of the installation is modified and determined by the minimum section reached. That is, when critical conditions in some section are reached in a duct, it is not possible to obtain sonic conditions in any other larger section.

Una instalación en la que se suministra un caudal de gas mediante la descarga controlada por una válvula reguladora de un depósito a presión tiene limitada su área crítica a la máxima sección de apertura de la válvula de regulación. Las válvulas de regulación son elementos de alto precio cuyo coste está ligado al tamaño (caudal) de la instalación. La 5 aplicación habitual de estas válvulas de regulación es para alimentar instalaciones de baja velocidad en las que el área crítica puede ser muy pequeña. Si una instalación de este tipo se quiere utilizar para generar una corriente sónica o supersónica la sección máxima que se puede obtener está limitada por la de la válvula de regulación y para aumentarla o se rehace la instalación y se aumenta el tamaño de la válvula de regulación y los conductos o hay que 10 modificar alguno de los parámetros relevantes de la física del problema. An installation in which a gas flow is supplied by the controlled discharge by a regulating valve of a pressure vessel has its critical area limited to the maximum opening section of the regulating valve. Regulating valves are high-priced items whose cost is linked to the size (flow) of the installation. The usual application of these regulating valves is to power low speed installations in which the critical area can be very small. If such an installation is to be used to generate a sonic or supersonic current, the maximum section that can be obtained is limited by that of the regulating valve and to increase it or redo the installation and increase the size of the regulating valve and the ducts or one must modify some of the relevant parameters of the physics of the problem.

El flujo de un gasto másico de fluido compresible en el interior de un conducto de sección está gobernado por la ecuación de continuidad que se puede expresar mediante la relación del parámetro de gasto y el número de Mach 15 The flow of a mass expense of compressible fluid inside a section duct is governed by the continuity equation that can be expressed by the ratio of the expense parameter and the Mach number 15

en la que es la temperatura total, es la presión total y es la constante del gas. En esta expresión al término a la izquierda de la igualdad se le denomina “parámetro de gasto” 20 y es una magnitud adimensional que depende del número de Mach, M, y de la relación de calores específicos del fluido, , mediante la función dada por la ecuación where is the total temperature, is the total pressure and is the constant of the gas. In this expression, the term to the left of equality is called the “expense parameter” 20 and is a dimensionless quantity that depends on the number of Mach, M, and the relation of specific heats of the fluid, by means of the function given by The equation

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donde, el número de Mach y es el cociente de calores específicos del gas. La función de gasto se representa en la figura 2 y, como puede observarse en ella, su valor es nulo cuando la velocidad es cero ( implica ), crece con el número de Mach hasta alcanzar un máximo relativo en condiciones sónicas, es decir, para y luego decrece continuamente hasta cero, manteniéndose siempre positiva, a medida que el 30 número de Mach aumenta. Los argumentos mostrados hasta ahora respecto al where, the number of Mach and is the ratio of specific heats of gas. The expense function is represented in Figure 2 and, as can be seen in it, its value is zero when the speed is zero (implies), it grows with the Mach number until reaching a relative maximum in sonic conditions, that is, for and then continuously decreases to zero, always staying positive, as the number of Mach increases. The arguments shown so far regarding the

comportamiento de un conducto gaseoso al variar el área de la sección se justifican plenamente mediante la ecuación de la función de gasto. Bajo ciertas circunstancias muy habituales, al mantenerse el gasto constante, la temperatura total y la presión total permanece aproximadamente constantes, de forma que, en particular, hay una sección mínima para la que la función de gasto es máxima 5 Gaseous duct behavior by varying the area of the section is fully justified by the expense function equation. Under certain very common circumstances, when the constant expenditure is maintained, the total temperature and the total pressure remain approximately constant, so that, in particular, there is a minimum section for which the expenditure function is maximum 5

la cual se obtiene haciendo el número de Mach igual a 1. De la misma manera que cuando hay dos posibilidades de funcionamiento del conducto, una con flujo subsónico y otra 10 con flujo supersónico, cuando no hay solución posible, tratándose una situación que físicamente no se puede alcanzar. which is obtained by making the Mach number equal to 1. In the same way as when there are two possibilities of duct operation, one with subsonic flow and another with supersonic flow, when there is no possible solution, dealing with a situation that physically does not It can be reached.

A consecuencia de las ecuaciones anteriores, cuando se considera un fluido de composición inalterada ( y ) la única manera de tener un área crítica mayor para un 15 caudal determinado es mediante algún procedimiento que aumente , disminuya o ambos, simultáneamente. As a result of the previous equations, when considering a fluid of unaltered composition (and) the only way to have a greater critical area for a given flow is by means of a procedure that increases, decreases or both, simultaneously.

El aumento de la temperatura total, o de remanso, se acomete mediante cámaras de combustión o cambiadores de calor y se incorpora en las instalaciones de ensayo cuando es 20 prioritario acondicionar la temperatura en la sección de ensayo porque así lo requiere la prueba a realizar. No obstante, se considera que el aumento de temperatura de la corriente se puede incorporar como efecto potenciador del dispositivo que se instale, sobre todo si la realización practica es sencilla y económica, sin la inclusión de elementos adicionales a los propuestos en la instalación básica, como se explicara más adelante. 25 The increase of the total temperature, or of backwater, is undertaken by combustion chambers or heat exchangers and is incorporated into the test facilities when it is a priority to condition the temperature in the test section because the test to be performed requires it. However, it is considered that the increase in temperature of the current can be incorporated as an enhancer effect of the device to be installed, especially if the practical implementation is simple and economical, without the inclusion of additional elements to those proposed in the basic installation, as will be explained later. 25

La otra alternativa es la de disminuir la presión total de la corriente. La única manera de producir una disminución de presión total en un sistema adiabático es mediante una degradación de la energía mecánica, es decir, eliminando parte o toda la componente dinámica de la presión total mediante disipación viscosa. Este tipo de procesos tienen lugar 30 en las paredes del conducto pero su efecto es muy tenue y solo se nota después de recorrer longitudes que son impracticables en una instalación industrial. Desde un punto de vista The other alternative is to decrease the total current pressure. The only way to produce a decrease in total pressure in an adiabatic system is through a degradation of mechanical energy, that is, by eliminating part or all of the dynamic component of total pressure by viscous dissipation. This type of process takes place in the walls of the duct but its effect is very tenuous and it is only noticeable after traveling lengths that are impracticable in an industrial installation. From a point of view

conceptual, se podría aumentar la longitud del conducto mediante un sistema laberíntico, según se representa en la figura 3A, pero inmediatamente surgen ciertas limitaciones. Para proceder a la disminución de la presión total se puede actuar sobre la parte dinámica de la presión. Efectivamente, a través de un orificio el proceso de descarga desplaza la magnitud de la presión total a la dinámica en la energía cinética transferida al chorro que se disipa por 5 efectos viscosos (mezcla y cortadura) en la cámara de remanso. Esta configuración se representa en la figura 3B en la que se multiplica el efecto mediante un sistema de múltiples orificios practicados en cámaras de remanso dispuestas secuencialmente. Es decir, es posible proceder a sucesivas disminuciones de presión total encadenando una secuencia de uno o varios orificios de descarga que pueden organizarse, por ejemplo, mediante la 10 interposición de varios mamparos múltiplemente perforados como los representados en la figura 3B. Conceptually, the length of the duct could be increased by a labyrinthine system, as depicted in Figure 3A, but certain limitations immediately arise. To proceed with the decrease in total pressure, the dynamic part of the pressure can be acted upon. Indeed, through a hole the discharge process displaces the magnitude of the total pressure to the dynamics in the kinetic energy transferred to the jet that is dissipated by 5 viscous effects (mixing and cutting) in the backwater chamber. This configuration is represented in Figure 3B in which the effect is multiplied by a system of multiple holes made in backwater chambers arranged sequentially. That is, it is possible to proceed to successive decreases in total pressure by chaining a sequence of one or more discharge holes that can be organized, for example, by interposing several multiple perforated bulkheads such as those shown in Figure 3B.

Los efectos descritos se pueden conseguir de forma simple mediante el empleo de filtros industriales originalmente concebidos como elementos de filtrado cuya principal virtud es la 15 retención de partículas de un tamaño superior a uno dado, con el mínimo posible de pérdida de carga, es decir, con la disminución menor posible de presión total. Este tipo de elementos se pueden obtener mediante diferentes técnicas de empaquetado de partículas llegando a una configuración como la de la figura 3C en la que el fluido discurre por los canales intersticiales que se crean entra las partículas. El proceso por el que la presión total 20 disminuye combina los mecanismos mencionados representados en las figuras 3A y 3B: por una parte la fricción sobre las paredes, aumentada por la alta superficie de contacto del fluido con la pared debida a la porosidad del medio, con otros mecanismos de disipación por cortadura y mezcla originada en el interior de la compleja geometría microscópica que puede presentar el filtro con posibles altas velocidades intersticiales. No obstante las placas 25 con múltiples orificios son una opción o complemento plausible que no se descartan en la realización de la instalación. Aunque, desde un punto de vista práctico, la utilización de un tapón poroso que obture el conducto se considera que es una solución óptima a la necesidad de originar una caída de la presión total importante en un espacio razonable. The effects described can be achieved simply by using industrial filters originally conceived as filtering elements whose main virtue is the retention of particles of a size larger than a given one, with the minimum possible loss of load, that is, with the smallest possible decrease in total pressure. This type of elements can be obtained by different particle packaging techniques, reaching a configuration like that of Figure 3C in which the fluid flows through the interstitial channels that are created between the particles. The process by which the total pressure 20 decreases combines the mentioned mechanisms represented in Figures 3A and 3B: on the one hand the friction on the walls, increased by the high contact surface of the fluid with the wall due to the porosity of the medium, with other mechanisms of dissipation by cutting and mixing originated inside the complex microscopic geometry that the filter can present with possible high interstitial speeds. However, multi-hole plates 25 are a plausible option or complement that are not discarded in the installation. Although, from a practical point of view, the use of a porous plug that clears the conduit is considered to be an optimal solution to the need to cause a significant total pressure drop in a reasonable space.

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Tal y como se ha propuesto, es posible potenciar el efecto de la caída de presión de remanso calentando la corriente. En este caso, el sistema ya no es adiabático, como se menciona antes, pero cuando se incorpora calor en una corriente compresible se obtiene como respuesta una caída de la presión de remanso por efectos de compresibilidad que se As proposed, it is possible to enhance the effect of backwater pressure drop by heating the current. In this case, the system is no longer adiabatic, as mentioned above, but when heat is incorporated into a compressible current, a fall in backwater pressure is obtained in response to compressible effects

añade a los efectos buscados. Si la solución técnica a originar una importante caída de la presión de remanso es un filtro poroso metálico, es posible incorporar un sistema de calefacción del filtro (por ejemplo, mediante una resistencia eléctrica) que potencie el efecto de la caída de presión. Add to the desired effects. If the technical solution to cause a significant drop in backwater pressure is a metallic porous filter, it is possible to incorporate a filter heating system (for example, by means of an electric resistor) that enhances the effect of the pressure drop.

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Este tipo de materiales porosos ha sido estudiado ampliamente desde que Darcy en 1896, mediante experimentos y consideraciones teóricas, observara que el caudal que atraviesa un tapón poroso es directamente proporcional a la diferencia de presión e inversamente proporcional al espesor del material. La variable que caracteriza el material poroso es el empaquetamiento , donde es el volumen vacío y el ocupado por las 10 partículas y, como el fenómeno está controlado por la disipación viscosa, juega un papel importante el número de Reynolds cuya expresión es , donde es la densidad el fluido, la velicidad intersticial, d el diámetro de las partículas y la viscosidad molecular. La expresión que expresa la dependencia entre los distintos parámetros es, en primera aproximación, la ecuación de Carman-Kozeny 15 This type of porous materials has been studied extensively since Darcy in 1896, through experiments and theoretical considerations, observed that the flow through a porous plug is directly proportional to the pressure difference and inversely proportional to the thickness of the material. The variable that characterizes the porous material is the packing, where the volume is empty and the one occupied by the 10 particles and, as the phenomenon is controlled by viscous dissipation, the Reynolds number whose expression is, where is the fluid density, interstitial velicity, d particle diameter and molecular viscosity. The expression that expresses the dependence between the different parameters is, in the first approximation, the Carman-Kozeny equation 15

válida para número de Reynolds de orden unidad () lo que implícitamente sugiere que el mecanismo de disipación es laminar. Posteriormente, Ergun (1952) utilizando un gran 20 número de experimentos que comprendían distintos tamaños de partículas y regímenes de operación propone la siguiente expresión valid for Reynolds number of unit order () implicitly suggesting that the dissipation mechanism is laminar. Subsequently, Ergun (1952) using a large number of experiments involving different particle sizes and operating regimes proposes the following expression

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válida para un rango de números de Reynolds más amplio (). La ecuación de Ergun reproduce la original de Carman-Kozeny para valores pequeños del número de Reynolds y amplía su validez hasta situaciones de alta velocidad. valid for a wider range of Reynolds numbers (). The Ergun equation reproduces the original Carman-Kozeny for small values of the Reynolds number and extends its validity to high-speed situations.

En la industria se emplean toda clase de filtros en tareas muy diversas, como son, por 30 ejemplo, la captura de partículas de un determinado tamaño, como parallamas en sistemas de generación de energía, para homogeneizar corrientes fluidas en la manipulación de In the industry all kinds of filters are used in very diverse tasks, such as, for example, the capture of particles of a certain size, such as flame arresters in power generation systems, to homogenize fluid currents in the manipulation of

materiales pulverulentos en sistemas de fluidificación, como elemento catalizador en la industria química. En definitiva, es un elemento muy versátil y utilizado. En general, la misión del filtro es independiente de la caída de presión originada, que se asume es un efecto indeseado y se valora la eficacia del elemento en la medida que cumple su cometido con el mínimo valor posible de la perdida de presión total. En esta invención la función del filtro es, 5 precisamente, lo que se trata de evitar, en la utilización de estos filtros, en instalaciones convencionales, que es una importante caída de presión. powdery materials in fluidization systems, as a catalyst in the chemical industry. In short, it is a very versatile and used element. In general, the mission of the filter is independent of the pressure drop caused, which is assumed to be an undesired effect and the effectiveness of the element is measured to the extent that it fulfills its task with the minimum possible value of the total pressure loss. In this invention the function of the filter is precisely what is sought to avoid, in the use of these filters, in conventional installations, which is a significant pressure drop.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

Como se ha puesto de manifiesto en el análisis de los antecedentes los túneles 10 aerodinámicos supersónicos que funcionan mediante la descarga de un depósito a presión tienen limitado el tamaño de la sección de ensayo por el área crítica de la instalación. Es físicamente imposible en un conducto en el que los fenómenos de transmisión de calor o disipación viscosa sean pequeños (lo que corresponde a una instalación de características normales en la industria) conseguir una sección en la que la velocidad sea sónica (número 15 de Mach unidad) de mayor tamaño al área crítica. Como usualmente estas instalaciones están controladas por un regulador de presión, es este elemento el que limita el área crítica de la instalación. As has been shown in the background analysis, supersonic aerodynamic tunnels 10 that operate by unloading a pressure vessel are limited in the size of the test section by the critical area of the installation. It is physically impossible in a conduit in which the phenomena of heat transmission or viscous dissipation are small (which corresponds to an installation of normal characteristics in the industry) to achieve a section in which the velocity is sonic (number 15 of Mach unit ) larger to the critical area. As these facilities are usually controlled by a pressure regulator, it is this element that limits the critical area of the installation.

Por razones de semejanza física, manipulación, robotización o fabricación de los modelos y 20 coste de ensayo puede interesar agrandar el área crítica de una instalación existente o diseñar una instalación de reducido tamaño con la posibilidad de ampliación que ofrece esta invención. For reasons of physical similarity, manipulation, robotization or manufacturing of the models and the cost of testing, it may be of interest to enlarge the critical area of an existing installation or to design a small-sized installation with the possibility of expansion offered by this invention.

La presente invención describe una instalación para aumentar el área crítica de un caudal 25 gaseoso suministrado en un conducto a través de un depósito presurizado que incluye un regulador de presión para controlar la presión de descarga del depósito y una sección de ensayo aguas abajo. La instalación incorpora, a la entrada de la sección de ensayo, un filtro poroso fijado al conducto de forma estanca y realizado en un material a seleccionar entre metálico, cerámico y compuesto, para provocar una caída de presión total que, debido a la 30 constancia del parámetro de gasto crítico, determina un incremento del área crítica del caudal con respecto a la sección de la válvula del regulador de presión. The present invention describes an installation for increasing the critical area of a gas flow 25 supplied in a conduit through a pressurized reservoir that includes a pressure regulator to control the discharge pressure of the reservoir and a downstream test section. The installation incorporates, at the entrance of the test section, a porous filter fixed to the conduit in a sealed manner and made of a material to be selected from metallic, ceramic and composite, to cause a total pressure drop that, due to the constancy of the critical expense parameter, determines an increase in the critical flow area with respect to the valve section of the pressure regulator.

El filtro poroso incorpora un sistema de calefacción para potenciar la caída de presión. The porous filter incorporates a heating system to boost the pressure drop.

El filtro poroso está conformado por partículas metálicas de un tamaño comprendido entre 20 y 200 micrómetros. The porous filter is made up of metal particles between 20 and 200 microns in size.

El filtro poroso puede estar compuesto por una pluralidad de láminas perforadas dispuestas 5 perpendicularmente al eje del conducto. The porous filter may be composed of a plurality of perforated sheets arranged perpendicularly to the axis of the duct.

La instalación comprende un anillo de unión ubicado entre el filtro poroso y el conducto que proporciona estanqueidad a la instalación y unas bridas de unión para la fijación de unas pestañas destinadas a retener al filtro poroso 10 The installation comprises a connecting ring located between the porous filter and the conduit that provides a tightness to the installation and connecting flanges for fixing tabs intended to retain the porous filter 10

La presente invención tiene como resultado el aumento de la sección mínima (área crítica) de un conducto por el que fluye un caudal de gas obtenido mediante un depósito a presión y una válvula de regulación de presión. El procedimiento consiste en modificar las condiciones de remanso establecidas detrás de la válvula de regulación mediante la interposición de un 15 sistema que disminuya la presión de remanso. Hay varias opciones, pero este sistema puede consistir en un material poroso que consigue la caída de presión en un espacio muy reducido. De esta forma, el procedimiento queda definido por las siguientes etapas: The present invention results in the increase of the minimum section (critical area) of a conduit through which a flow of gas obtained by a pressure vessel and a pressure regulating valve flows. The procedure consists in modifying the backwater conditions established behind the regulating valve by interposing a system that lowers the backwater pressure. There are several options, but this system can consist of a porous material that achieves the pressure drop in a very small space. In this way, the procedure is defined by the following stages:

a) Suministrar un caudal gaseoso en el conducto (8); 20 a) Supply a gaseous flow in the duct (8); twenty

b) Mantener uniforme la presión de descarga suministrada mediante el regulador de presión (2); b) Keep the discharge pressure supplied by the pressure regulator (2) uniform;

c) Conducir el caudal gaseoso hasta la sección de ensayo (14) pasando a través del filtro poroso (5). c) Conduct the gas flow to the test section (14) through the porous filter (5).

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BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no 30 limitativo, se han representado las siguientes figuras: To complete the description of the invention and in order to help a better understanding of its characteristics, in accordance with a preferred embodiment of the same, a set of drawings is attached in which, for illustrative purposes and not limiting, They have represented the following figures:

- La figura 1A representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo aerodinámico de circuito cerrado. - Figure 1A represents a diagram of a basic configuration of a closed circuit aerodynamic test tunnel.

- La figura 1B representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo aerodinámico de circuito abierto. - Figure 1B represents a diagram of a basic configuration of an open circuit aerodynamic test tunnel.

- La figura 1C representa un esquema de una configuración básica de un túnel de alta entalpía. - Figure 1C represents a diagram of a basic configuration of a high enthalpy tunnel.

- La figura 1D representa un esquema de una configuración básica de un túnel de 5 ensayo supersónico de descarga. - Figure 1D represents a diagram of a basic configuration of a supersonic discharge test tunnel.

- La figura 1E representa un esquema de una configuración básica de un túnel de ensayo supersónico de vacío. - Figure 1E represents a diagram of a basic configuration of a supersonic vacuum test tunnel.

- La figura 2 representa la función de gasto, en función del número de Mach, para dos valores típicos de la relación de calores específicos. 10 - Figure 2 represents the expense function, as a function of the Mach number, for two typical values of the specific heat ratio. 10

- La figura 3A representa un esquema de múltiples canales de paso que incrementan el área de contacto aumentando la disipación viscosa, en el centro - Figure 3A represents a scheme of multiple passageways that increase the contact area increasing the viscous dissipation, in the center

- La figura 3B representa un esquema de múltiples cámaras de remanso comunicadas por orificios por los que se descarga el fluido y en la derecha - Figure 3B represents a scheme of multiple backwater chambers communicated by holes through which the fluid is discharged and on the right

- La figura 3C representa un esquema con la analogía que se establece con un 15 material poroso formado por empaquetamiento de partículas. - Figure 3C represents a scheme with the analogy established with a porous material formed by particle packing.

- La figura 4 representa esquemáticamente los elementos de la instalación objeto de invención en una forma de realización. - Figure 4 schematically represents the elements of the installation object of the invention in an embodiment.

- La figura 5 representa en detalle la instalación mostrada en la figura 4. - Figure 5 represents in detail the installation shown in figure 4.

- La figura 6A representa una configuración de la sección de ensayo para ensayos 20 subsónicos. - Figure 6A represents a configuration of the test section for subsonic tests.

- La figura 6B representa una configuración de la sección de ensayo para ensayos supersónicos. - Figure 6B represents a configuration of the test section for supersonic tests.

- La figura 7 representa una instalación completa para ensayo aerodinámico mostrando elementos de control y elementos de medida relacionados con el 25 acondicionamiento del flujo. - Figure 7 represents a complete installation for aerodynamic testing showing control elements and measuring elements related to the flow conditioning.

- La figura 8 representa un esquema de una forma de realización del montaje de un filtro en una instalación de ensayo. - Figure 8 represents a diagram of an embodiment of the assembly of a filter in a test installation.

- La figura 9 representa una ampliación microscópica de un filtro metálico. - Figure 9 represents a microscopic enlargement of a metal filter.

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A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras: The following is a list of the references used in the figures:

1. Depósito a alta presión. 1. High pressure tank.

2. Regulador de presión. 2. Pressure regulator.

3. Válvula de cierre. 3. Shut-off valve.

4. Medidor de gasto. 4. Expense meter.

5. Filtro poroso. 5. Porous filter.

6. Pestañas. 6. Eyelashes.

7. Bridas de unión. 7. Union flanges.

8. Conducto. 5 8. Duct. 5

9. Anillo de unión. 9. Union ring.

10. Compresor. 10. Compressor

11. Diafragma. 11. Diaphragm

12. Tubo de choque. 12. Shock tube.

13. Tobera convergente-divergente. 10 13. Convergent-divergent nozzle. 10

14. Sección de ensayo. 14. Trial section.

15. Depósito presurizado. 15. Pressurized deposit.

16. Depósito de vacío. 16. Vacuum tank.

DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION 15

La figura 4 muestra una disposición propuesta para la instalación objeto de la presente 20 invención de forma esquemática. Una batería de depósitos (1) de descarga a una presión predeterminada, de forma controlada mediante un regulador de presión (2) formado por un sistema de control con válvulas de regulación, un caudal de aire que se hace pasar por un filtro poroso (5) en el que la presión total disminuye de forma acusada. A continuación se sitúa la sección de ensayo (14) que, conceptualmente, consiste en una sección de medida y 25 una sección de control de gasto que fija el área crítica. La instalación termina implementando una válvula de cierre (3). Figure 4 shows a proposed arrangement for the installation object of the present invention schematically. A battery of discharge tanks (1) at a predetermined pressure, in a controlled manner by a pressure regulator (2) formed by a control system with regulating valves, an air flow that is passed through a porous filter (5 ) in which the total pressure decreases sharply. Next is the test section (14) which, conceptually, consists of a measurement section and an expense control section that sets the critical area. The installation ends by implementing a shut-off valve (3).

La figura 5 representa la instalación más en detalle. Figure 5 represents the installation in more detail.

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En las figuras 6A y 6B se muestran respectivos esquemas para modalidades subsónica y supersónica, respectivamente. En este tipo de instalaciones es importante controlar el valor del número de Mach. Para ello, basta con establecer una sección con número de Mach igual a la unidad, o área crítica, de área conocida. En los esquemas de las figuras 6A y 6B, este Figures 6A and 6B show respective schemes for subsonic and supersonic modalities, respectively. In this type of facilities it is important to control the value of the Mach number. For this, it is enough to establish a section with Mach number equal to the unit, or critical area, of known area. In the schemes of Figures 6A and 6B, this

área crítica se corresponde con las secciones mínimas de paso. Como el número de Mach alcanzado en cualquier otra sección es función exclusivamente de la relación de áreas, basta diseñar adecuadamente el contorno del conducto para obtener el valor deseado de número de Mach. Critical area corresponds to the minimum sections of passage. Since the number of Mach reached in any other section is a function exclusively of the relation of areas, it is sufficient to properly design the contour of the duct to obtain the desired value of Mach number.

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Efectivamente, asumiendo que el cociente de calores específicos permanece constante cuando el fluido atraviesa el filtro, las áreas críticas antes de pasar por el filtro (subíndice 1) y después de atravesarlo (subíndice 2) tienen igual parámetro de gasto Indeed, assuming that the ratio of specific heats remains constant when the fluid passes through the filter, the critical areas before passing through the filter (subscript 1) and after passing through it (subscript 2) have the same expense parameter

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es decir, simplificando términos iguales, that is, simplifying equal terms,

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donde, . En la anterior expresión, llamando resulta where, . In the previous expression, calling results

Con lo que, siendo la dimensión transversal del conducto , las secciones 20 quedan relacionadas mediante With which, being the transverse dimension of the duct, sections 20 are related by

La anterior expresión pone de manifiesto la importancia de que la caída de presión en el 25 filtro sea alta, para conseguir aumentos sustanciales del tamaño del área crítica. También muestra que el efecto de la temperatura es menor (exponente ¼) y consume potencia adicional. Si además se supone que la caída de presión es muy importante , se puede estimar el incremento de presión necesario para producir un aumento dado de la sección de ensayo 30 The previous expression shows the importance of the pressure drop in the filter being high, in order to achieve substantial increases in the size of the critical area. It also shows that the effect of temperature is less (exponent ¼) and consumes additional power. If the pressure drop is also assumed to be very important, the pressure increase necessary to produce a given increase in the test section 30 can be estimated.

Por ejemplo, para conseguir multiplicar por diez el tamaño de la sección () es necesario que la caída de presión sea , es decir, para obtener efectos 5 significativos hay que utilizar una gama de presión muy amplia, con lo que la disposición de un sistema de descarga alimentado por un deposito a alta presión es muy adecuada. For example, to be able to multiply by ten the size of the section () it is necessary that the pressure drop is, that is, to obtain significant effects, a very wide pressure range must be used, so that the arrangement of a system Discharge fed by a high pressure tank is very suitable.

La solicitación mecánica sobre el filtro sometido a una diferencia de presión muy grande debe ser un aspecto a tener en cuenta. Antes de llevar a cabo un diseño estructural en 10 detalle de la instalación, se pueden hacer unas consideraciones preliminares que avalen la realización práctica de la instalación. Desde el punto de vista de esfuerzos de trabajo, el filtro funciona como un mamparo sometido a una diferencia de presión dada, es decir, es una placa circular sometida a flexión que presenta el esfuerzo máximo en el centro de la placa. El esfuerzo máximo de un mamparo es proporcional a la carga distribuida, diferencia 15 de presión, y al cuadrado de la relación entre el diámetro y el espesor del filtro, es decir, The mechanical request on the filter subjected to a very large pressure difference must be an aspect to be taken into account. Before carrying out a structural design in detail of the installation, preliminary considerations can be made that support the practical realization of the installation. From the point of view of work stresses, the filter functions as a bulkhead subjected to a given pressure difference, that is, it is a circular plate subjected to bending that has the maximum stress in the center of the plate. The maximum effort of a bulkhead is proportional to the distributed load, pressure difference 15, and the square of the relationship between the diameter and the thickness of the filter, that is,

mientras que la diferencia de presión se ha mostrado que es función de la velocidad y, por lo 20 tanto, se puede poner en función del gasto G que debe transcurrir por la instalación while the pressure difference has been shown to be a function of the speed and, therefore, can be set based on the expense G that must be incurred by the installation

La instalación se caracteriza por el valor del gasto y de la caída de presión que se quiere 25 conseguir con lo que, eliminando el espesor del filtro, se obtiene el esfuerzo de trabajo en función de las características de la instalación The installation is characterized by the value of the expense and the pressure drop that is to be achieved, which, by eliminating the thickness of the filter, the work effort is obtained depending on the characteristics of the installation

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Esto indica que, dimensionando adecuadamente el diámetro del filtro, es posible ajustar el nivel de esfuerzo aunque, naturalmente, los filtros que se pueden emplear deben tener características estructurales similares a los materiales empleados en el resto de la instalación presurizada. This indicates that, by properly dimensioning the diameter of the filter, it is possible to adjust the level of effort although, of course, the filters that can be used must have structural characteristics similar to the materials used in the rest of the pressurized installation.

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En la figura 7 se representa un esquema con los elementos de una instalación para ensayo aerodinámico según la invención en una forma de representación. Consta de una batería de depósitos a alta presión (1) cuyo volumen debe ser suficiente para soportar el tiempo de funcionamiento que se desee. Los depósitos (1) se descargan en el conducto (8) de una instalación mediante un regulador de presión (2) cuya misión es mantener un nivel de 10 presión, aguas abajo del conducto (8), predeterminado de antemano. Esta tarea se realiza por elementos industriales estándar que únicamente necesitan que la presión aguas arriba sea sufrientemente elevada y que no caiga por debajo de un cierto valor. Como la presión de los depósitos (1) va disminuyendo a medida que se vacían, el funcionamiento del sistema está limitado en el tiempo. La instalación incluye elementos habituales de medida del caudal 15 y de control como la válvula de cierre (3). A continuación, en la línea de la instalación se debe incluir un elemento poroso como, por ejemplo, un filtro poroso (5), encargado de disminuir la presión total en la línea para conseguir el aumento de área crítica de la instalación. En la figura 8 se representa una forma de realización de una instalación con el filtro poroso (5). En este tipo de instalación, con una caída de presión muy importante, el 20 material del filtro (5) debe proporcionar resistencia mecánica suficiente para que no necesite elementos estructurales adicionales y se puede instalar de forma limpia, es decir, con paso diáfano del aire por la mayor parte posible de la superficie del filtro (5). En el caso representado en la figura, el filtro (5) se soporta en unas pestañas (6) alojadas en bridas de unión (7). Un aspecto importante de la instalación del filtro (5) es la estanqueidad que debe 25 existir entre el filtro (5) y las paredes del conducto (8) de la instalación. Esta estanqueidad debe ser lo más perfecta posible para asegurar el correcto funcionamiento del filtro (5). Para ello, el conducto (8) incorpora un anillo de unión (9) ubicado entre el filtro (5) y las paredes del conducto (8) de la instalación. Dado que para que la instalación sea efectiva las caídas de presión total deben ser muy importantes, el filtro poroso (5) debe soportar una diferencia 30 de presión muy elevada entre la entrada y la salida, lo que necesariamente conduce a que solamente sea posible instalar filtros (5) de alta resistencia, lo que descarta en la mayoría de los casos los filtros (5) de materiales no-metálicos. A diagram of the elements of an aerodynamic test installation according to the invention is shown in FIG. 7 in a representation form. It consists of a high pressure tank battery (1) whose volume must be sufficient to withstand the desired operating time. The tanks (1) are discharged into the duct (8) of an installation by means of a pressure regulator (2) whose mission is to maintain a pressure level, downstream of the duct (8), predetermined in advance. This task is performed by standard industrial elements that only need that the upstream pressure be sufficiently high and that it does not fall below a certain value. As the pressure of the tanks (1) decreases as they empty, the operation of the system is limited in time. The installation includes usual elements of flow measurement 15 and control such as the shut-off valve (3). Next, a porous element must be included in the installation line, such as a porous filter (5), which reduces the total pressure in the line to achieve an increase in the critical area of the installation. Figure 8 shows an embodiment of an installation with the porous filter (5). In this type of installation, with a very significant pressure drop, the filter material (5) must provide sufficient mechanical resistance so that it does not need additional structural elements and can be installed cleanly, that is, with diaphanous air passage as much of the filter surface as possible (5). In the case represented in the figure, the filter (5) is supported on tabs (6) housed in connecting flanges (7). An important aspect of the filter installation (5) is the tightness that must exist between the filter (5) and the duct walls (8) of the installation. This tightness must be as perfect as possible to ensure the correct functioning of the filter (5). For this, the conduit (8) incorporates a connecting ring (9) located between the filter (5) and the walls of the conduit (8) of the installation. Since the total pressure drops must be very important for the installation to be effective, the porous filter (5) must withstand a very high pressure difference between the inlet and the outlet, which necessarily leads to the possibility of only installing High resistance filters (5), which in most cases excludes filters (5) of non-metallic materials.

Para que la aplicación propuesta funcione correctamente, la caída de presión total debe ser muy importante. Esto solo se consigue con materiales de baja porosidad, fabricados empaquetando partículas de pequeño tamaño. Un tamaño de partículas aceptable es el comprendido entre 20 y 200 micrómetros. De esta forma, el resultado no es completamente compacto. En la figura 9 se representa microscópicamente un filtro (5) de estas 5 características construido empleado partículas de bronce. Existe una amplia variedad de métodos de fabricación y materiales constitutivos. Es la combinación de ambos la que confiere las características que distinguen a unos de otros. Por ejemplo, se puede emplear acero, aunque en este caso las partículas no sean perfectamente esféricas ni de tamaño tan homogéneo, considerándose estas características especialmente útiles si se necesita mayor 10 resistencia mecánica o resistencia a la temperatura. Todos estos materiales metálicos permiten el funcionamiento seguro de la instalación debido a su alta resistencia mecánica pues el nivel de empaquetamiento es muy alto y la rigidez elevada comparable a materiales estructurales habituales en la industria. For the proposed application to work properly, the total pressure drop must be very important. This is only achieved with low porosity materials, manufactured by packing small particles. An acceptable particle size is between 20 and 200 micrometers. In this way, the result is not completely compact. In figure 9 a filter (5) of these 5 features constructed using bronze particles is represented microscopically. There is a wide variety of manufacturing methods and constituent materials. It is the combination of both that confers the characteristics that distinguish each other. For example, steel can be used, although in this case the particles are not perfectly spherical or of such a homogeneous size, these characteristics being considered especially useful if greater mechanical strength or temperature resistance is needed. All these metallic materials allow the safe operation of the installation due to its high mechanical resistance because the level of packing is very high and the rigidity is comparable to the usual structural materials in the industry.

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Una vez que se decide utilizar un filtro compuesto por partículas metálicas, es posible incorporar un sistema calefactor consistente en una resistencia eléctrica embebida en el filtro para aumentar la temperatura de remanso, potenciando el efecto de la caída de presión. Once it is decided to use a filter composed of metal particles, it is possible to incorporate a heating system consisting of an electrical resistance embedded in the filter to increase the backwater temperature, enhancing the effect of the pressure drop.

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Una instalación como la propuesta en la invención se puede utilizar para generar las condiciones adecuadas de ensayo aerodinámico de modelos en régimen transónico o supersónico. Como se ha conseguido un aumento del área crítica, la escala de los modelos no tiene que ser elevada. An installation such as that proposed in the invention can be used to generate the appropriate aerodynamic test conditions of models in a transonic or supersonic regime. As an increase in the critical area has been achieved, the scale of the models does not have to be high.

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Otra aplicación posible, dado que su funcionamiento tiene un contenido científico importante, es como sistema didáctico que muestre conceptos físicos relacionados con la compresibilidad de los fluidos y con la casuística que se presenta en el movimiento de fluidos ideales en amplios rangos de numero de Mach. Another possible application, since its operation has an important scientific content, is as a didactic system that shows physical concepts related to the compressibility of fluids and the casuistry that occurs in the movement of ideal fluids in wide ranges of Mach number.

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Por otra parte, la instalación descrita permite la modificación de instalaciones industriales aumentando el área crítica de diseño mediante la interposición del elemento que provoca la pérdida de carga. On the other hand, the described installation allows the modification of industrial facilities increasing the critical design area by interposing the element that causes the loss of load.

Por último, hay que tener en cuenta que la presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones. Finally, it should be borne in mind that the present invention should not be limited to the embodiment described herein. Other configurations can be made by those skilled in the art in view of the present description. Accordingly, the scope of the invention is defined by the following claims.

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Claims

1.- Installation to increase the critical area of a gaseous flow supplied in a duct (8), comprising a pressurized tank (1), a pressure regulator (2) to control the discharge pressure of the tank (1) and a test section (14) downstream, the installation being characterized in that, at the entrance of the test section (14), it incorporates a porous filter (5) fixed to the conduit (8) in a sealed manner and made of a material to be selected from metallic, ceramic and composite, to cause a total pressure drop that, due to the constancy of the critical expense parameter, determines a 10 increase in the critical flow area with respect to the valve section of the pressure regulator ( 2).

2. Installation to increase the critical area of a gas flow, according to claim 1, characterized in that the porous filter (5) incorporates a heating system, so that the pressure drop is enhanced.

3. Installation to increase the critical area of a gas flow, according to any of the preceding claims, characterized in that the porous filter (5) is formed by metal particles of a size between 20 and 200 micrometers. twenty

4. Installation to increase the critical area of a gas flow, according to any of the preceding claims, characterized in that the porous filter (5) is composed of a plurality of perforated sheets arranged perpendicular to the axis of the duct (8).

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5. Installation to increase the critical area of a gaseous flow, according to claim 1, characterized in that it comprises a connecting ring (9) located between the porous filter (5) and the conduit (8) that provides a tightness to the installation .

6. Installation to increase the critical area of a gas flow, according to claim 1, characterized in that it comprises connecting flanges (7) for fixing tabs (6) intended to retain the porous filter (5).

7. Procedure for increasing the critical area of a gas flow supplied in a conduit (8) according to the preceding claims, characterized in that it comprises the following phases:

a) Supply a gaseous flow in the duct (8); 5

b) Keep the discharge pressure supplied by the pressure regulator (2) controlled;

c) Conduct the gas flow to the test section (14) through the porous filter (5).

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